土石坝坝体充填灌浆技术的探讨

谭川蓉　贺君磊　王正成　毛海涛

(1．重庆市万州区水务局，重庆　404100; 2．重庆三峡学院土木工程学院，重庆　404100;3．石河子大学水利建筑工程学院，新疆石河子　832000)



土石坝坝体充填灌浆技术的探讨

谭川蓉1贺君磊2王正成3毛海涛2

(1．重庆市万州区水务局，重庆404100; 2．重庆三峡学院土木工程学院，重庆404100;3．石河子大学水利建筑工程学院，新疆石河子832000)

摘要:介绍了土石坝坝体充填灌浆的施工方法、设备及意义，从塌坑与冒浆两方面，分析了充填灌浆的常见问题及处理措施，结合充填灌浆技术在工程中的应用现状，阐述了该技术的优点，并对其应用前景进行了展望。

关键词:土石坝，充填灌浆，水库，渗流量

0　引言

我国水利工程中病险水库数量大，病险问题多［1］。从土石坝这种在中国水利工程中地位极为重要的水工建筑物浅析，又由当前工程实际大量研究显示，我国存在大量早期建设的土石坝工程，设计及施工技术有限，加上早期的防渗理论并不是很完善，运行管理的不恰当，该类土石坝工程都存在一些渗流问题，给工程的正常运行带来了极大的隐患，因此采取坝体充填灌浆技术对其进行除险加固显得极为迫切。在众多坝体修复施工技术中充填式灌浆技术当下应用广泛，且其在经过大量的工程实践中，表现出了良好的修复效果，更值得一提的是它施工简便，造价低廉，目前是极具广阔应用前景的坝体灌浆方式，将此项技术应用到工程大坝除险加固实际问题当中，不仅能够弥补堆石体结构稳定性差的缺点，积极解决工程大坝的安全隐患，且进一步提高了工程大坝自身的稳定性［5］。

1　充填灌浆概况

1．1施工方法及意义

在土石坝堆石体坝基的建造时，黏土浆液将通过一定的压力以渗入方式浇灌到堆石体内以达到填充堆石体的相应缝隙的效果来提高土石坝坝基的稳定性，进而增加了土石坝坝体的牢固性。此项施工方法达到了与水利工程地质条件紧密结合，在一定程度上为工程地基做好防水和防渗作用。

1．2工程施工设计概要

为了达到具体施工处理的目的，符合处理的要求标准，通过现场多次实际灌浆试验，特总结下列施工参数以方便简要说明充填灌浆技术在工程施工中的设计要求:1)分段灌浆:严格分序加密，先从最下游一排开始钻孔，其次采用自上而下逐段进行钻孔，逐段安装灌浆塞进行灌浆，直至孔底的方法。2)浆液配比:为符合施工技术要求，经过大量实践特制浆液配比，首先是水∶水泥∶砂=0．6∶1∶1．2，其次是水∶水泥=0．5∶1。3)灌浆用料:水泥材料，本施工技术采用32．5普通硅酸盐水泥;砂材料，砂的质量应符合SL 62—94(第2．16条规定)。4)浆液变换:第一序孔先灌注1∶2水泥砂浆，当吃浆量不大于30 L/min左右时改变浆液比例，可改灌0．5∶1水泥浆;对于第二序孔，要根据实际情况，具体操作，当第二序孔吃浆量不小于50 L/min左右时，先灌注1∶2水泥砂浆，否则，将直接灌注0．5∶1水泥浆。5)待凝标准:当依照施工及技术要求灌浆灌浆量超过10 000 L时，待凝10 h左右后进行再灌浆。6)停灌标准:在既定压力下，灌浆孔停止吸浆并继续灌注5 min左右即可停灌，或注入率小于1 L/min上下时继续灌注30 min左右，即可对该段停灌。7)封孔事项:灌浆结束后，排除钻孔内积水和污物，用水泥砂浆将全孔封堵密实和抹平。

1．3施工设备及工艺概况

1)施工设备包括，普型150A型钻机以及辅助设备组成的成孔设备、制浆桶、搅浆机及辅助材料组成的制浆设备、普型砂浆系列灌注泵及配套材料组成的灌浆设备。2)工艺流程包括，成孔、清孔、压水实验、下灌浆导管、灌浆。3)工艺机理在此也做一简单介绍，根据实际情况，大坝堆石体坝基中孔隙存在量较高，孔隙率达到32．5%左右。在浆液自重和既定压力的作用下，可将堆石体较大孔隙充填水泥砂浆，与此同时，水泥浆又通过渗入作用，渗入到较为细小的孔隙中，将其充填。通过充填灌浆这一流程式简单易操作的工作，水泥砂浆就将整个不完整的，疏松的坝体胶结为完整的，稳固的，具有较高强度的统一整体，较好起到了提高大坝整体稳定性、大坝基底应力的作用。工艺流程注意事项:摆好钻机，对准孔位，启动钻机进行钻孔至入岩10 cm，在此钻进时下套管跟进作业要到位。钻好孔后，下导管用高压清水对钻孔进行清洗，水压一般为0．2 MPa～0．4 MPa，以便灌浆时水泥砂浆更易进入孔隙内。其次灌浆要严格按照设计好的控制参数进行连续灌浆达到设计要求时方可停止灌浆。同时要注意，灌浆时应按设计要求分序次进行灌浆。

2　土石坝加固除险中灌浆期常遇情况处理方法

2．1塌坑

遇塌坑当即采用粉质土填筑的办法，以便锥孔作业顺利进行。

2．2冒浆

初灌时，若出现严重或为多处冒浆，将冒浆处的洞和缝用棉絮堵塞，并改用浓浆灌注，仍出现顾此失彼的多处冒浆孔眼时，为加快固结速度，改用纯水泥灌浆灌注。若一旦发现从堵塞眼中冒浆，则立即停灌，待浆液固结24 h左右后再灌，如此循环，漏浆部位逐渐上升，共循环8次～10次，将冒浆部位直逼至孔口冒浆，即达到预期工程目标。此时再按设计要求逐次升压，最后达到整体充填效果。

3　充填灌浆在工程中的应用现状

如今，依托江河等地理优势的一些城市发展迅猛，基于土石坝的利民作用考虑，可知为保护城区的安全，沿河流域堤坝和水库堤坝起到至关重要的作用，其中本文探讨的坝体的施工及其除险加固所涉及的关键施工技术——充填灌浆，自然受到了社会各界的广泛关注。从施工上来探讨可得在使用充填灌浆方法施工时，应首先根据实际情况取合理的灌浆控制参数来采用合理的灌浆工艺，才能达到处理问题的目的。然而在大坝施工技术当中该项技术现阶段还没有一套十分完善的理论体系，正处在一定的经验积累时期，还应在实践中不断总结施工与指导施工的经验和进行新的探索，这一利民利国的施工技术才能得到不断完善和发展。总之，目前在水库除险以及土石坝等水利工程施工中应用此项技术时，为了着实提高工程质量，保障民生基本利益最大化，不仅要把施工前期的勘探准备工作认真做好，还应高度重视对灌浆施工工程中各工序质量的把控，积极处理好灌浆期所遇到的诸如塌坑、冒浆等问题，才能站在水利人的高度在一定意义上讲“从根本上保障水库大坝除险加固及其修筑的工程质量，才能体现这样的工程中所应用充填灌浆法的重要性”。

4　充填灌浆在水利工程中的应用前景

4．1充填灌浆技术自身优点

充填灌浆技术具有设备简单，投资少，工期短，收效快，易于掌握灌浆技术等明显优点。其较为良好的工程效果在处理大量的中小型水库坝体渗漏，河渠水道的防渗，坝下涵管的接触带的掏空回填，坝体的塌坑和裂缝，以及封填蚁穴等等方面体现得淋漓尽致。

4．2充填灌浆技术的重要性

通过大量研究资料表明，充填灌浆技术被广泛运用于土石坝坝体的加固工程中。早期的土石坝工程，尤其在新中国刚成立时建立的部分土石坝工程，都是边设计、边施工，当时的建坝技术并不成熟，一直处于探索阶段。随着土石坝几十年的运行，加上部分土石坝工程管理不当，导致土石坝出现渗漏问题。比如管涌、流土等，随着土水耦合作用的进一步加强，渗流通道将会被扩大，渗漏险情会加重。针对这类土石坝工程，若不加以除险加固，土石坝将会发生严重地渗流破坏，危害下游水利设施及下游人民的生命财产安全。针对上述的情况，需要参考渗流控制理论，防渗结合排渗、反滤层保护渗流出口处。通过坝体充填灌浆技术可以进行防渗，减少坝体渗流量，降低浸润线的位置。充填灌浆技术对原有坝体结构的扰动小、工程造价低、工期短，开支小等一些优点，最终将维持坝体的稳定，防止发生渗透破坏。

5　结语

对此分析可得，采用充填灌浆技术的有效效果，将不仅仅能够及时有利的处理工程问题，而且其经济性服务工程建设极为到位，正所谓投资少，见效快，是一项切实可行的水利工程施工技术，再加上它工程量小，设备简单，操作方便，易于取材等，故而其在将来水利工程发展中重要性不言而喻，同时，在此笔者更加期待各位同仁在此技术上的创新之笔，重新书写水利工程施工技术的蓝图。

参考文献:

［1］徐保森．充填灌浆在水库坝体处理中的应用［J］．西部探矿工程，2006(S1):55-56．

［2］娄康裕．充填灌浆在水库除险加固中的应用［J］．技术与市场，2011(8):196-197．

［3］陈文进．浅析充填灌浆在水库除险加固中的应用［J］．河南水利与南水北调，2012(8):58-59．

［4］谭鸿家．充填灌浆在新荣水库主坝防渗中的应用［J］．大众科技，2012(8):63-64．

［5］周济华．充填灌浆和帷幕灌浆组合在水库除险加固中的应用［J］．黑龙江水利科技，2013(6):245-248．

［6］赵军．充填灌浆技术在水库除险加固工程中的应用［J］．山西水利，2007(1):68-69．

Discussion on filling and grouting of earth dam

Tan Chuanrong1He Junlei2Wang Zhengcheng3Mao Haitao2
(1．Wanzhou District of Chongqing City Water Affairs Bureau，Chongqing 404100，China; 2．Institute of Geotechnical Engineering，Chongqing Three Gorges University，Chongqing 404100，China; 3．Civil Engineering and Water Resources Institute，Shihezi University，Shihezi 832000，China)

Abstract:The paper introduces the construction methods，equipment and meanings for the filling and grouting of the earth dams，analyzes common problems in the filling and grouting process and their treatment from the collapsed pits and emitting grouting，and illustrates its advantages by combining with the application of the filling and grouting technique in projects，and prospects of its application is prospected．

Key words:earth dam，filling and grouting，reservoir，seepage volume

作者简介:谭川蓉(1972-)，女，高级工程师

收稿日期:2015-10-27

文章编号:1009-6825(2016)01-0231-02

中图分类号:TV641

文献标识码:A